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遥感数据与作物生长模型同化及在作物长势监测与估产技术教程

时间:2024-08-01 15:24:43浏览次数:9  
标签:长势 模型 反射率 反演 遥感 参数 估产 作物

原文链接:遥感数据与作物生长模型同化及在作物长势监测与估产技术教程icon-default.png?t=N7T8https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzUzNTczMDMxMg==&mid=2247610916&idx=6&sn=450eff7ab4f0d4f31d1f61bd751297b0&chksm=fa8273c3cdf5fad5f40311549fef1d6fa16547ca6cb4e2eddd79b2d10dc2812982b90c0dcdff&token=2146692169&lang=zh_CN#rd

前言

基于过程的作物生长模拟模型DSSAT是现代农业系统研究的有力工具,可以定量描述作物生长发育和产量形成过程及其与气候因子、土壤环境、品种类型和技术措施之间的关系,为不同条件下作物生长发育及产量预测、栽培管理、环境评价以及未来气候变化评估等提供了定量化工具。但是,当作物生长模型从单点研究发展到区域尺度应用时,由于空间尺度增大而出现的地表、近地表环境非均匀性问题,导致模型中一些宏观资料的获取和参数的区域化方面存在很多困难,模型模拟结果也会存在很大的不确定性,而遥感信息在很大程度上可以帮助作物生长模型克服这些不足。
国产卫星(如HJ、GF、ZY)、MODIS、Landsat、Sentinel-2等遥感数据是进行大范围作物生长状态监测的有效手段;作物生长模型能够利用环境因素模拟作物生长过程,揭示作物生长发育的原因与本质。

一:遥感基础理论知识
1.遥感平台(如无人机)与传感器、国内外主要陆地卫星(如Landsat、SPOT、HJ、GF)
2.遥感基本原理、光谱响应函数、遥感数据处理流程

3.遥感在陆地生态系统监测方面的应用

二:作物长势监测与产量估算国内外研究进展
1.国内外研究综述

2.研究实例分析

三:Fortran编程语言
1.软件安装

2.工程文件建立、基本语法操作

四:作物参数遥感反演基本原理
1.遥感反演作物参数类型
生化组分(叶绿素、氮、干物质、叶片水分含量、花青素)
生物物理参数(LAI、LAD、株高、生物量)
生理生态参数(FPAR、ET)
2.作物参数遥感反演模型
2.1经验模型
线性模型
指数模型
对数模型
2.2物理模型
辐射传输模型
几何光学模型
混合模型
计算机模拟模型

3.不同方法对比分析

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五:PROSAIL模型
1.输入参数:LAI/LAD/叶绿素/花青素/干物质/类胡萝卜素/水分含量/…
2.输出参数:植被冠层反射率

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3.以FORTRAN代码为例上机操作反射率模拟流程
4.模拟叶片反射率与透射率
5.模拟植被冠层400-2500 nm高光谱反射率曲线

6.模拟Landsat OLI、MODIS等遥感传感器多光谱反射率数据

六:参数敏感性分析
6.1 待优化参数选择
6.2 局部敏感性分析
6.3 全局敏感性分析
EFAST敏感性分析方法
SIMLAB软件操作流程

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PROSAIL模型参数全局敏感性分析

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模型参数在高光谱波段(400-2500nm)处的敏感性

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模型参数在Landsat OLI传感器多光谱波段处的敏感性

七:遥感反演过程中的代价函数求解问题
1.代价函数构建
1.1反演方式
1.2反演参数
1.3“病态”问题
1.4先验知识
1.5函数极值问题
2.反演算法
2.1优化技术
2.2查找表

2.3神经网络
2.4模拟退火

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八:基于查找表方法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
1.查找表原理
2.查找表实现

3.基于查找表和PROSAIL模型的作物参数遥感反演

九:基于优化算法+PROSAIL模型的作物参数遥感反演
1.代价/目标函数极值求解
2.测试函数极值求解
3.优化算法求解PROSAIL模型参数

4.待求解作物参数最优值提取

十:作物模型程序化表达与运行
1.模型分类
1.1经验模型
1.2半机理模型
1.3机理模型
2.模型选取原则
3.模型调试
4.模型标定
5.模型对比分析
6.应用案例分析
7.模型运行(以DSSAT作物模型为例、FORTRAN源码)
7.1时间序列植被参数(如叶面积指数)演化模拟

7.2作物参数(如LAI)时间序列变化及产量模拟过程

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十一:作物模型与遥感数据同化建模原理
1.作物模型与遥感观测耦合的必要性
作物模型优缺点
遥感观测优缺点
耦合必要性
2.耦合方法
驱动法
原理
程序实现过程
应用实例
2.2数据同化方法
发展历程
数据同化算法

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2.3方法对比分析
3.作物模型参数敏感性分析
待优化参数选择
局部敏感性分析
全局敏感性分析
4.作物模型与遥感数据同化
同化遥感反演结果(如LAI遥感产品)

同化遥感观测反射率

十二:作物模型与遥感反演值同化建模的程序化实现

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作物模型与遥感反演值同化建模框架
1.Fortrtan操作平台
2.遥感反演结果(如叶面积指数)
3.作物模型
4.变分算法
5.代价函数构建
6.迭代求解
7.输出:作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图

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十三:作物模型与遥感反射率同化建模的程序化实现
作物模型与遥感反射率同化建模框架
1.Fortrtan操作平台
2.遥感观测反射率
3.作物模型
4.植被冠层反射率模型
ROSAIL前向模型反射率模拟
5.耦合模型构建(作物模型+冠层反射率模型)
6.变分算法
7.代价函数构建
迭代求解

输出:作物关键参数时间序列变化、产量估算结果、区域制图

标签:长势,模型,反射率,反演,遥感,参数,估产,作物
From: https://blog.csdn.net/2301_78164062/article/details/140848171

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